[發明專利]一種多孔鎳鈦/羥基磷灰石復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510717962.3
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105397090A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 張玉勤;張磊;何正員;蔣業華;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;C22C19/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多孔鎳鈦/羥基磷灰石復合材料的制備方法，屬于生物醫用材料制備技術領域。

背景技術

近年來，在人造植入生物醫用金屬材料中，作為智能材料的多孔NiTi形狀記憶合金的開發，因其具有形狀記憶效應、超彈性及與人骨彈性模量更為匹配的力學性能的綜合特性，可以有效的解決目前鎳鈦（NiTi）形狀記憶合金臨床應用中存在的應力屏蔽與力學適配問題，為NiTi合金在醫療方面開辟了嶄新的應用前景。但是，多孔NiTi形狀記憶合金缺乏生物活性，沒有主動修復功能。在植入人體后，植入體與難以與機體組織形成強有力的化學骨性結合，長期使用會產生松動現象，導致植入失敗，對病人造成了極大的痛苦。基于以上存在的問題，通常需要對生物醫用多孔NiTi進行改性，賦予其一定的生物活性，從而改善和提高其植入效果。

羥基磷灰石（HA），是人骨的主要組成部分，具有優異的可降解吸收性和成骨誘導性。目前采用較多的方法是利用等離子噴涂法、溶膠-凝膠法、電泳沉積法等在多孔NiTi表面制備HA活性涂層，賦予植入體材料良好的骨結合能力以使其能同組織形成一定的骨性結合。然而，對于具有優異的互連多孔結構的NiTi合金，使用上述方法制備的HA涂層往往無法均勻的深入至孔隙內部，若將上述材料植入人體后，體液易沿著涂層與基體機械結合的縫隙滲透到界面處，造成界面腐蝕涂層剝落。針對當前存在的問題，本發明提出生物醫用多孔NiTi合金和生物活性陶瓷復合化的思路，在多孔NiTi合金中添加HA生物活性陶瓷制備成復合材料。利用多孔NiTi良好的力學、超彈性及形狀記憶性，結合HA陶瓷優良的生物活性，使得種植體不僅具有多孔NiTi的高強度、超彈性及形狀記憶性，又具有良好的生物活性和骨結合能力，使其與人體骨的功能更為接近。

同時，本專利還提出采用放電等離子快速燒結（SparkPlasmaSintering，SPS）技術作為該復合材料的制備方法，利用SPS技術升降溫速度快（100℃min^-1以上），燒結時間短（從升溫到保溫結束一般在15min左右）、燒結溫度低，制備過程潔凈等優點，實現對多孔NiTi-HA超彈性復合材料組織與結構的調控與優化，制備出成分純凈、孔隙參量可控、力學性能與人體骨組織匹配，生物相容性和成骨活性優異的多孔NiTi-HA超彈性復合材料，可作為良好的人造醫用支架或整形矯正材料，實現在臨床上的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有NiTi類醫用材料和制備技術存在的不足，提供一種成分純凈、組織均勻、孔隙參量可控、力學性能和超彈性與人體骨組織匹配，生物相容性和成骨活性優異的多孔NiTi-HA超彈性復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）制備Ni-Ti金屬粉末：將將粒度為25～75μm的Ni金屬粉末和粒度為25～45μm的Ti金屬粉末混合均勻后得到Ni-Ti金屬粉末，在Ni-Ti金屬粉末中Ni的質量百分比為58.80%～54.08%，Ti的質量百分比為41.20～45.92%；

（2）制備Ni-Ti-HA粉末：將步驟（1）中的得到的Ni-Ti金屬粉末和粒度為100~150nm的HA粉末混合均勻后得到Ni-Ti-HA粉末，Ni-Ti-HA粉末中，Ni-Ti混合金屬粉末的質量百分比為70%～90%，HA的質量百分比為30%～10%

（3）添加成孔因子：將步驟（2）中的得到的Ni-Ti-HA粉末與NH₄HCO₃粉末在混料機內混合120～240min，得到混合粉末，在混合粉末中Ni-Ti-HA粉末的質量百分比為95%～75%、NH₄HCO₃粉末的質量百分比為5%～25%，平均粒度為100～700μm；

（4）制備高密度復合材料塊體：將步驟（3）得到的混合粉末裝入不銹鋼模具中，在單向壓力下冷等靜壓成型，退模后得到復合材料塊體壓坯；

（5）制備多孔鎳鈦/羥基磷灰石復合材料：將步驟（4）中塊體壓坯裝入石墨模具中，然后置于放電等離子燒結爐中，系統真空抽至2～6Pa后進行燒結，燒結完成后自然冷卻至室溫，退模即得到多孔鎳鈦/羥基磷灰石復合材料。

優選的，本發明步驟（1）中制備合金原料粉體通過球磨的方法制備得到，球磨機混粉過程的真空度為6～10Pa，球磨時間為10～24小時。

優選的，本發明步驟（1）中Ni金屬粉末純度大于等于99.9%，Ti金屬粉末純度大于等于99.7%。